(57)【要約】【課題】球面収差補正手段を構成するレンズの位置検出用の位置センサを不要とし、相対位置だけでなく、絶対位置をも検出可能にする。【解決手段】光ビームを出射する光源(1)と、この光源(1)から出射された光ビームを情報記録媒体(13)の情報記録面(13a)に集光する対物レンズ(15)と、光源(1)から出射された光ビームを受光するとともに、情報記録面(13a)で反射された光ビームを受光し、その強度に応じた電気信号を生成する光検出器(29)と、光源(1)と光検出器(29)との間に設けられた複数のレンズ(7a,7b)から構成され、対物レンズ(15)により情報記録面(13a)に集光される光ビームの球面収差を光検出器(29)で検出された光強度に応じて複数のレンズ(7a,7b)の間隔を変えることによって補正する球面収差補正手段(7)と、情報記録面(13a)で反射された光ビームを球面収差補正手段(7)を経由して受光する受光素子(23)とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する光源と、
この光源から出射された光ビームを情報記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズと、
前記光源から出射された光ビームを受光するとともに、前記情報記録面で反射された光ビームを受光し、その光強度に応じた電気信号を生成する光検出器と、
前記光源と光検出器との間に設けられた複数のレンズから構成され、前記対物レンズの球面収差を前記光検出器で検出された光強度に応じて前記複数のレンズの間隔を変えることによって補正する球面収差補正手段と、
前記情報記録面で反射された光ビームを前記球面収差補正手段を経由して受光する受光素子と、
を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
光ビームを出射する光源と、
この光源から出射された光ビームを情報記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズと、
前記光源から出射された光ビームを受光するとともに、前記情報記録面で反射された光ビームを受光し、その光強度に応じた電気信号を生成する光検出器と、
前記光源と光検出器との間に設けられた複数のレンズから構成され、前記対物レンズの球面収差を前記光検出器で検出された光強度に応じて前記複数のレンズの間隔を変えることによって補正する球面収差補正手段と、
前記情報記録面で反射された光ビームを前記球面収差補正手段を経由せずに受光する受光素子と、
を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球面収差補正手段を備えた光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の光ディスクを媒体とした光情報記録再生装置の光学系では、記録信号の高密度化、あるいは高密度記録信号の再生のために、光源であるレーザの短波長化とともに対物レンズの高開口数化によって分解能の向上を図っている。
【０００３】
しかし、光ディスク等の情報記録媒体には、その光透過保護層の厚みによって対物レンズの開口数の４乗に比例した球面収差が発生する。このため、高開口数の次世代ディスクシステムでは、光束入射面からそれぞれの情報記録層までの厚さの違い、情報記録層までの厚さのばらつきに起因して、発生する球面収差も大きな値となってしまう。
【０００４】
そこで、上述した問題を解決するために、正レンズと負レンズとからなり、少なくとも一方のレンズを光軸に沿って移動可能としたビームエキスパンダ型の球面収差補正手段が考えられている。この技術では、光記録媒体の情報記録面からの反射光を検出して、収束光が所定の情報記録層の光透過保護層の透過厚に応じて、球面収差補正が最適となるように、球面収差補正手段で調整を行う。すなわち、球面収差補正手段を構成するレンズの位置を変化させ、対物レンズに入射する光束の発散度を変えることによって、次世代ディスクと従来光ディスクとの両方に対して１つの光学系での記録／再生、および２層以上の多層記録光ディスクの記録／再生を行うこと、および情報記録層までの厚さのばらつきの吸収が可能となる。
【０００５】
この場合、特許文献１に記載の装置構成では、球面収差補正手段を構成するレンズの位置を検出するための位置センサを設け、レンズの移動基準となる基準位置の検出と、動かない場合の故障診断を行うようにしている。
【特許文献１】特開２００３−４５０６８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、上述したように、位置センサを用いて基準位置を検出するようにしているので、センサを必要とする分、装置の小型化に不利があり、コストアップの要因にもなっていた。また、位置センサを用いる手法では、絶対位置の検出は不可能であるという不具合があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、球面収差補正手段を構成するレンズの位置検出用の位置センサを不要とし、相対位置だけでなく、絶対位置をも検出可能にした光ピックアップ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために請求項１の発明は、光ビームを出射する光源と、この光源から出射された光ビームを情報記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズと、前記光源から出射された光ビームを受光するとともに、前記情報記録面で反射された光ビームを受光し、その光強度に応じた電気信号を生成する光検出器と、前記光源と光検出器との間に設けられた複数のレンズから構成され、前記対物レンズの球面収差を前記光検出器で検出された光強度に応じて前記複数のレンズの間隔を変えることによって補正する球面収差補正手段と、前記情報記録面で反射された光ビームを前記球面収差補正手段を経由して受光する受光素子とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２の発明は、光ビームを出射する光源と、この光源から出射された光ビームを情報記録媒体の情報記録面に集光する対物レンズと、前記光源から出射された光ビームを受光するとともに、前記情報記録面で反射された光ビームを受光し、その光強度に応じた電気信号を生成する光検出器と、前記光源と光検出器との間に設けられた複数のレンズから構成され、前記対物レンズの球面収差を前記光検出器で検出された光強度に応じて前記複数のレンズの間隔を変えることによって補正する球面収差補正手段と、前記情報記録面で反射された光ビームを前記球面収差補正手段を経由せずに受光する受光素子とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、光検出器により、球面収差補正手段を構成するレンズの位置を検出することができるので、位置センサが不要となり、装置の小型化、コストダウンが可能となる。また、絶対位置の検出が可能であるため，初期状態を把握するために基準位置を検出する必要がなく、短時間で球面収差補正が可能となる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、情報記録面で反射された光ビームを受光する復路において球面収差補正手段を経由させる必要がないので、復路の距離が短縮でき、光学レイアウトの自由度が向上し、装置の小型化、薄型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
〈第１の実施形態〉
図１は本発明に係る光ピックアップ装置の第１の実施形態を示す構成図である。
【００１３】
同図に示すように、この光ピックアップ装置は、光ビームを発光するレーザダイオード１と、入射した光ビームを平行な光ビームに変換して出射するコリメータレンズ３と、入射した光ビームを２方向の光ビームに分光する第１の偏光ビームスプリッタ５とを備えている。また、この光ピックアップ装置は、凹レンズ７ａ、凸レンズ７ｂ、およびこの凸レンズ７ｂを光軸方向に駆動する駆動部７ｃとを備え第１の偏光ビームスプリッタ５からの光ビームに対して球面収差補正処理を施す球面収差補正手段７と、球面収差補正手段７を出射した光ビームを分光する第２の偏光ビームスプリッタ９と、第２の偏光ビームスプリッタ９からの光ビームを円偏光された光ビームに変換して出射する１／４波長板１１と、１／４波長板１１からの光ビームを情報記録媒体１３の情報記録面１３ａに出射する対物レンズ１５と、この対物レンズ１５の光軸方向に平行なフォーカス方向および光ディスクの半径方向に平行なトラッキング方向への移動調整を行うための対物レンズアクチュエータ１７とを備えている。
【００１４】
さらに、この光ピックアップ装置は、第１の偏光ビームスプリッタ５で分光された他方の光ビームを集光するとともに、情報記録面１３ａで反射した光ビームを対物レンズ１５→１／４波長板１１→第２の偏光ビームスプリッタ９→球面収差補正手段７→第１の偏光ビームスプリッタ５の順に集光して入射する第１の集光レンズ１９と、第１の集光レンズ１９で集光された光ビームを整形する第１のシリンドリカルレンズ２１と、第１のシリンドリカルレンズ２１で集光された光ビームの強度を測るフロントモニタ用の受光素子２３とを備えている。さらに、この光ピックアップ装置は、レーザダイオード１から出射され、第２の偏光ビームスプリッタ９で分光された光ビームを集光する第２の集光レンズ２５と、第２の集光レンズ２５で集光された光ビームを整形する第２のシリンドリカルレンズ２７で集光された光ビームを受光する光検出器２９とを備えている。さらに、この光ピックアップ装置の信号処理系として、フロントモニタ用受光素子２３で受光された光の強度に応じた駆動信号を生成する信号処理部３１と、この信号処理部３１で生成された駆動信号を受けて球面収差補正手段７の駆動部７ｃを駆動するドライバ回路３３と、光検出器２９で受光された光の強度に応じた駆動信号を生成して前記ドライバ回路３３に供給する信号処理部３５と、前記信号処理部３１で生成された駆動信号を受けて対物レンズアクチュエータ１１を駆動するドライバ３７と、光検出器２９でモニタされたレーザダイオード１の光出力を一定するためのドライバ３９とを備えている。
【００１５】
次に、第１の実施形態の動作を説明する。
【００１６】
レーザダイオード１から出射された光ビームは、コリメータレンズ３で平行光に変換され、第１の偏光ビームスプリッタ５を通過した後、球面収差補正手段７を構成するレンズ群（７ａ，７ｂ）を通過し、第２の偏光ビームスプリッタ９に入射される。入射された光の多くは反射面９ａで反射され、１／４波長板１１で円偏光されて対物レンズ１５に入射される。
【００１７】
対物レンズ１５に入射された光ビームは、情報記録媒体（光ディスク）１３の情報記録面１３ａに集光され、これによって情報記録面１３ａに記録された情報が読み取られる。
【００１８】
情報記録面１３ａで反射された光（読取り光）は、再び１／４波長板１１を透過して直線偏光の光ビームとなって第２の偏光ビームスプリッタ９→球面収差補正手段７→第１の偏光ビームスプリッタ５→第１の集光レンズ１９→第１のシリンドリカルレンズ２１に入射される。
【００１９】
一方、光検出器２９では、レーザダイオード１の光出力が監視されており、その光強度に応じた駆動信号が信号処理部３５からドライバ３９に供給される。
【００２０】
第１のシリンドリカルレンズ２１に集光された光ビームには、非点収差が与えられ受光素子２３に集光される。受光素子２３に集光された光ビームは電気信号に変換されて信号処理部３１に供給される。信号処理部３１では、供給された電気信号から情報再生信号が生成されるとともに、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とが生成される。
【００２１】
信号処理部３１では、情報再生信号の振幅が最大になるような駆動信号が生成されてドライバ３３に供給される。そしてドライバ３３によって球面収差補正手段の駆動部７ｃが駆動されて情報再生信号（ＲＦ信号）の振幅が最大になる光軸方向に凸レンズ７ｂが移動される。これによって、凹レンズ７ａと凸レンズ７ｂとの間隔を調整して、情報記録媒体１３のカバー層の厚さのバラツキの違いで発生する球面収差を補正することができる。また、信号処理部３１では、生成されたフォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号に基づいてドライバ３７を介して対物レンズアクチュエータ１７を駆動してフォーカスサーボおよびトラッキングサーボを実行する。
【００２２】
一方、第２の偏光ビームスプリッタ９を透過した光ビームは、第２の集光レンズ２５で集光され第２のシリンドリカルレンズ２７によって非点収差が与えられた後、光検出器２９に出射される。
【００２３】
光検出器２９では、球面収差補正手段７の凸レンズ７ｂの光軸上の位置に応じて照射される光のスポット形状がどのように変化するかをモニタしており、このスポット形状に応じた出力を持つ電気信号が信号処理部３５に供給される。
【００２４】
図２には、光検出器２９の光スポットの形状が凸レンズ７ｂの位置に応じてどのように変化するかが模式的に示されている。同図は、同（ｄ）に示すレンズ基準位置を中心に±０．５ｍｍずつ移動させたときの光スポットの形状の変化を示している。
【００２５】
図２（ｄ）に示すように、レンズが基準位置にあるときには、光スポットの形状は原点を中心とするほぼ真円となる。このレンズ基準位置からマイナス方向すなわち、凸レンズ７ｂを凹レンズ７ａ側に０．５ｍｍずつ近づけると、ｂ領域、ｃ領域に長い楕円形を持つ光スポット形状が同図（ｃ），（ｂ），（ａ）に示すように変化する。また、レンズ基準位置からプラス方向すなわち、凸レンズ７ｂを凹レンズ７ａ側から０．５ｍｍずつ離していくと、ａ領域、ｄ領域に長い楕円形を持つ光スポット形状が同図（ｅ），（ｆ），（ｇ）に示すように変化する。
【００２６】
信号処理部３５では、ａ領域、ｂ領域、ｃ領域、ｄ領域のそれぞれの光強度からレンズ位置検出信号Ｌｅを以下の式から求める。
【００２７】
Ｌｅ＝（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）
このようにして求められたレンズ位置検出信号Ｌｅは、図３に示すようにレンズ位置に応じてほぼ直線状に変化しており、このため、このレンズ位置検出信号Ｌｅに基づいて容易にレンズ位置を検出することができる。
【００２８】
そして、再生されたＲＦ信号の振幅が最適となるよう、あるいはＲＦ信号の振幅最大となる成分と振幅最小となる成分の比（最短マーク変調度）が最小となるようレンズ位置を変化させ、対物レンズ１５に入射する光束の発散度を変化させる。これにより、２層以上の多層記録ディスクの記録／再生を行うことで情報記録面１３ａまでの厚さのばらつきの吸収が可能となる
なお、この光検出器２９を用いて、レーザダイオードの光強度を検出する場合には、以下の式によって求めることができる。
【００２９】
光強度＝ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ
このように第１の実施形態によれば、レーザダイオード１の光強度を検出する光検出器２９により、凸レンズ７ｂの位置を検出することができるので、位置センサが不要となり、装置の小型化、コストダウンが可能となる。また、絶対位置の検出が可能であるため，初期状態を把握するために基準位置を検出する必要がなく、短時間で球面収差補正が可能となる。さらに、凸レンズ７ｃが動かない場合における駆動部７ｃ等の故障診断も可能となる。
【００３０】
〈第２の実施形態〉
図４は本発明に係る光ピックアップ装置の第２の実施形態を示す構成図である。なお、図１と同一構成部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００３１】
第１の実施形態では、再生されたＲＦ信号の振幅が最適となるよう、あるいはＲＦ信号の振幅最大となる成分と振幅最小となる成分の比（最短マーク変調度）が最小となるようレンズ位置を変化させ、対物レンズ１５に入射する光束の発散度を変えることで、２層以上の多層記録ディスクの記録／再生を行うことで情報記録層までの厚さのばらつきの吸収が可能となるように構成した。
【００３２】
上述した第１の実施形態のように、球面収差補正を行う光学系においては、復路（情報記録面１３ａ→受光素子２３）でも球面収差補正手段７を通すようにすれば、球面収差は補正できることになる。
【００３３】
しかし、その反面、復路でも球面収差補正手段７を通すように構成すると、光ディスク装置を小型化する上で、光学レイアウトに大きな制約を受けるばかりでなく、復路の距離が短縮できず、超小型対物レンズを使用した場合、回折角度を持つ±１次のサブビームに「ケラレ」が発生し、光検出器２９上でのサブビームスポットの品質が低下し、サーボ信号の検出、制御に影響を及ぼし、装置の小型化ができない。
【００３４】
そこで、第２の実施形態では、図４に示すように、コリメータレンズ３と第１の偏光ビームスプリッタ５との間に球面収差補正手段７を設け、復路の距離を短縮して装置構成の小型化を図るようにしている。一方、受光素子２３で受光される光ビームは球面収差がある状態で受光されるため、デフォーカス（フォーカス誤差信号の０点が収差最良点と一致しない現象）が発生するので、このデフォーカス量を検出して収差最良点でフォーカスサーボをかけるようにしたものである。
【００３５】
第２の実施形態の光ピックアップ装置において、レーザダイオード１から出射された光ビームは、コリメータレンズ→球面収差補正手段７→第１の偏光ビームスプリッタ５→第２の偏光ビームスプリッタ９→１／４波長板１１→対物レンズ１５→情報記録媒体１３を経て情報記録面１３ａに集光される。情報記録面１３ａを反射した光ビームは、対物レンズ１５→１／４波長板１１→第２の偏光ビームスプリッタ９→第１の偏光ビームスプリッタ５→第１の集光レンズ１９→第１のシリンドリカルレンズ２１を経てフロントモニタ用の受光素子２３で受光される。受光素子２３では、受光された光ビームの強度に応じた電気信号が生成され、信号処理部３１に供給される。信号処理部３１では、供給された電気信号から情報再生信号（ＲＦ信号）が生成されるとともに、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号とが生成される。
【００３６】
信号処理部３１では、情報再生信号の振幅が最大になるような駆動信号が生成されてドライバ３３に供給される。そしてドライバ３３によって球面収差補正手段の駆動部７ｃが駆動されて情報再生信号（ＲＦ信号）の振幅が最大になる光軸方向に凸レンズ７ｂが移動される。これによって、凹レンズ７ａと凸レンズ７ｂとの間隔を調整して、情報記録媒体１３のカバー層の厚さのバラツキの違いで発生する球面収差を補正することができる。
【００３７】
ところが、前述したように、復路（情報記録面１３ａ→受光素子２３）では、球面収差補正手段７を通らない。このため、受光素子２３では、球面収差が有る状態で受光されることとなる。このため、デフォーカスが発生する。
【００３８】
図５は、カバー層（光透過保護層）の厚さと凸レンズ７ｂの移動量およびデフォーカス量との関係を示しており、カバー層の厚さがばらついたとき、情報記録面上の光スポットの収差を最良にするために必要な凸レンズの移動量が示されている。スポットの収差が最良である収差最良点において情報再生信号の振幅は最大となる。すなわち、図５から理解できるように、デフォーカス量は凸レンズの移動量により一義的に決定できるため、凸レンズ移動量を検出することにより、収差最良点でフォーカスサーボをかけることができる。
【００３９】
このため、凸レンズ７ｂの移動とともに、フォーカスをオフセットさせる。例えば、図５に示すように、カバー層の厚さが０．０９５ｍｍのとき、情報再生信号の振幅を最大にするように、凸レンズ７ｂは１．１ｍｍだけ移動する。このときのデフォーカス量は図０．６μｍであるため、図６に示すように、０．６μｍのフォーカスオフセットを、対物レンズを情報記録面に対し垂直方向に駆動してフォーカスを調整するフォーカス調整機構としてのドライバ３７および対物レンズアクチュエータ１７に加えることにより、デフォーカス量をキャンセルしたフォーカスサーボを実現できる。凸レンズ７ｂの位置検出は、第１の実施形態と同様、情報記録面１３ａから反射された光ビームを、対物レンズ１５→１／４波長板→第２の偏光ビームスプリッタ→第２の集光レンズ→第２のシリンドリカルレンズ→光検出器２９の順番で入射してモニタし、図２に示したビーム形状に基づいて求めれば良い。
【００４０】
このように、第２の実施形態によれば、復路において球面収差補正手段を経由させる必要がないので、復路の距離が短縮でき、光学レイアウトの自由度が向上し、装置の小型化、薄型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の第１の実施形態を示す構成図。
【図２】球面収差補正手段を構成するレンズの位置により光検出器に入射される光スポット形状の変化を示す説明図。
【図３】レンズ位置とレンズ位置検出信号との関係を示す説明図。
【図４】本発明による光ピックアップ装置の第２の実施形態を示す構成図。
【図５】カバー層の厚さに対する凸レンズ移動量とデフォーカス量との関係を示す説明図。
【図６】フォーカスオフセットを示す説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１  レーザダイオード（ＬＤ）
３  コリメータレンズ
５  第１の偏光ビームスプリッタ
５ａ  反射面
７  球面収差補正手段
７ａ  凹レンズ
７ｂ  凸レンズ
７ｃ  駆動部
９  第２の偏光ビームスプリッタ
９ａ  反射面
１１  １／４波長板
１３  情報記録媒体（光ディスク）
１３ａ  情報記録面
１５  対物レンズ
１７  対物レンズアクチュエータ
１９  第１の集光レンズ
２１  第１のシリンドリカルレンズ
２３  受光素子
２５  第２の集光レンズ
２７  第２のシリンドリカルレンズ
２９  光検出器
３１，３５  信号処理部
３３，３７，３９  ドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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